3. Інвертувальний підсилювач

Найбільш часто ОП використовується в інвертувальних і неінвертувальних підсилювачах. Спрощена принципова схема інвертувального підсилювача на ОП наведена на рис. 2.7

Рисунок 2.7 – Інвертувальний підсилювач на ОП

Резистор являє собою внутрішній опір джерела сигналу , за допомогою ОП охоплений || НЗЗ.

При ідеальному ОП різниця напруги на вхідних затискачах прямує до нуля, а оскільки неінвертувальний вхід з'єднаний із загальною шиною через резистор , то потенціал в точці а теж повинен бути нульовим ("віртуальний нуль", "уявна земля"). У результаті можемо записати: , тобто

. Звідси отримуємо: ,

тобто при ідеальному ОП визначається відношенням величин зовнішніх резисторів і не залежить від самого ОП.

Для реального ОП необхідно враховувати його вхідний струм , тобто або ,

де – напруга сигналу на інвертувальному вході ОП, тобто в точці а.

Тоді для реального ОП отримуємо:

Неважко показати, що при значущості НЗЗ більше 10, тобто , похибка розрахунку для випадку ідеального ОП не перевищує 10%, що цілком достатньо для більшості практичних випадків.

Номінали резисторів в пристроях на ОП не повинні перевищувати одиниць мегом, в іншому випадку можлива нестабільна робота підсилювача через малі струми витоку, вхідних струмів ОП і т.п. Якщо в результаті розрахунку величина перевищить граничне рекомендоване значення, то доцільно використовувати Т-подібне коло НЗЗ, яке при нормальних номіналах резисторів дозволяє виконати функцію еквівалента високоомного (рис. 2.7 б). У цьому випадку можна записати:

На практиці часто вважають, що , а величина зазвичай задана, тому визначається досить просто.

Вхідний опір інвертувального підсилювача на ОП має відносно невелике значення, яке визначається паралельним НЗЗ:

,

тобто при великих вхідний опір визначається величиною .

Вихідний опір інвертувального підсилювача в реальному ОП відрізняється від нуля і визначається як величиною , так і глибиною НЗЗ. При F > 10 можна записати:

За допомогою ЛАЧХ ОП можна представити частотний діапазон інвертувального підсилювача (див. рис. 2.6), причому

В ідеалі можна отримати , тобто отримати інвертувальний повторювач. У цьому випадку одержуємо мінімальний вихідний опір підсилювача на ОП:

.

В підсилювачі на реальному ОП на виході підсилювача при завжди буде присутня напруга помилки , що породжується і . З метою зниження прагнуть вирівняти еквіваленти резисторів, підключених до входів ОП, тобто взяти (див. рис. 2.7а). При виконанні цієї умови для можна записати:

Зменшення можливо шляхом подачі додаткового зсуву на неінвертуючий вхід (за допомогою додаткового подільника) і зменшення номіналів резисторів, що застосовуються.

На основі розглянутого інвертувального ППС можливе створення підсилювача змінного струму шляхом включення на вхід і вихід розділових конденсаторів, номінали яких визначаються виходячи із заданого коефіцієнта частотних спотворень .